CN105626255A - 一种四冲程自由活塞内燃机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四冲程自由活塞内燃机，其包括一缸体，包括四个气缸；一进气阀组，包括四个电控进气机构，分别位于上述四个气缸中；一排气阀组，包括四个电控排气机构，分别位于上述四个气缸中；一喷嘴组，包括四个电控喷嘴，分别位于上述四个气缸中；一活塞组，包括四个活塞，分别置于上述四个气缸中；一连杆组，包括四根连杆，分别连接上述四个活塞；一动力输出块，连接上述四根连杆，共同组成该内燃机系统的唯一运动部件，用于对外提供直线往复动力；一位置传感器，用于确定上述运动部件的实时位置；一控制单元，电连接于该进气阀组、该排气阀组、该喷嘴组及该位置传感器。

Description

一种四冲程自由活塞内燃机

技术领域

本发明涉及的是一种动力装置系统，具体是一种四冲程自由活塞内燃机，属于内燃机技术领域。

背景技术

自由活塞内燃机是指活塞运动不受曲轴连杆机械约束的一种特种直线运动内燃机。与传统内燃机相比，它省去了曲轴式内燃机中将活塞的往复运动转换为旋转运动的曲柄连杆机构，具有结构简单、零件数目少、重量轻、成本低、机械效率高等优点；在受力和运动方面，活塞与缸体间无侧向力作用，摩擦力小，从而延长了内燃机的寿命；另一方面只有做往复直线运动的活塞组件，内燃机的起停相对容易；此外由于压缩比可变，易于使用其它代用燃料。因此，自由活塞内燃机具有广阔的发展前景。

目前国内外已有的自由活塞内燃机均采用两冲程结构，即内燃机没有单独的进气和排气冲程，仅在膨胀冲程末期完成换气过程；也没有曲轴箱，因而其扫气过程需要消耗额外的能量；进一步的，其扫气过程造成的可燃混合气短路损失也非常严重，油耗较高。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种四冲程自由活塞内燃机，具备独立的进、排气冲程，能够有效的避免可燃混合气的短路损失，降低油耗，且对外输出直线往复动力，既可用来驱动直线发电机又可作为液压泵的动力源。

为了达到上述发明目的，本发明通过提供一种四冲程自由活塞内燃机，包括：一缸体，包括四个气缸；一进气阀组，包括四个电控进气机构，分别位于所述四个气缸中；一排气阀组，包括四个电控排气机构，分别位于所述四个气缸中；一喷嘴组，包括四个电控喷嘴，分别位于所述四个气缸中；一活塞组，包括四个活塞，分别置于所述四个气缸中；一连杆组，包括四根连杆，分别连接所述四个活塞；一动力输出块，连接所述四根连杆，共同组成该内燃机系统的唯一运动部件；一位置传感器，用于确定所述运动部件的实时位置；一控制单元，电连接于进气阀组、排气阀组、喷嘴组及位置传感器，根据位置传感器的信号判断运动部件的实时位置，进而分别控制进气阀组、排气阀组、喷嘴组中的各个子部件的开闭状态。

优选地，所述四个气缸分别位于平面坐标的四个象限内，呈中心对称。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的四冲程自由活塞内燃机，其具备独立的进、排气冲程，能够有效的避免可燃混合气的短路损失，降低油耗；

2.本发明的四冲程自由活塞内燃机的进、排气过程不需要消耗额外的能量；

3.此外，该自由活塞内燃机利用高压喷嘴进行燃料缸内直接喷射，可以灵活调节喷油时刻，能保障该自由活塞内燃机运行在最经济的工况。

附图说明

图1是本发明的四冲程自由活塞内燃机的结构示意图；

图2是本发明优选实施例一的四冲程自由活塞内燃机的结构示意图；

图3是本发明优选实施例二的四冲程自由活塞内燃机的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的优选实施例。

优选实施例一

本实施例主要描述了所发明的四冲程自由活塞内燃机直接驱动直线发电机的应用，其包括：

一缸体，包括四个气缸401，401，403，404；一进气阀组，包括四个电控进气机构101，102，103，104，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一排气阀组，包括四个电控排气机构201，202，203，204，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一喷嘴组，包括四个电控喷嘴301，302，303，304，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一活塞组，包括四个活塞601，602，603，604，分别置于上述四个气缸401，401，403，404中；一连杆组，包括四根连杆501，502，503，504，分别连接上述活塞601，602，603，604；一位置传感器8；一控制单元7，电连接于该进气阀组、该排气阀组、该喷嘴组及该位置传感器8；一动力输出块9，连接该四根连杆501，502，503，504；一永磁体10，其中该永磁体直接布置在上述动力输出块9的外表面；一发电机铁芯12，其中该铁芯将上述动力输出模块和永磁体10包覆；一发电机线圈11，其中该发电机线圈置于上述发电机铁芯12内，布置在上述永磁体10的外面。

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。如图2所示，自由活塞内燃机本体依靠气缸401、402、403、404中的工质依次进行进气、压缩、膨胀、排气循环进而驱动动力输出块9做左右往复直线运动，布置于该运动部件上的永磁体10即会在含有线圈11的铁芯12中往复运动。根据法拉第电磁感应现象，线圈11中会产生交变的磁场进而产生交变的感应电压输出。

优选实施例二

本实施例主要描述了所发明的四冲程自由活塞内燃机作为液压泵的动力源，其包括：

一缸体，包括四个气缸401，401，403，404；一进气阀组，包括四个电控进气机构101，102，103，104，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一排气阀组，包括四个电控排气机构201，202，203，204，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一喷嘴组，包括四个电控喷嘴301，302，303，304，分别位于上述四个气缸401，401，403，404中；一活塞组，包括四个活塞601，602，603，604，分别置于上述四个气缸401，401，403，404中；一连杆组，包括四根连杆501，502，503，504，分别连接上述活塞601，602，603，604；一位置传感器8；一控制单元7，电连接于该进气阀组、该排气阀组、该喷嘴组及该位置传感器8；一动力输出块9，连接该四根连杆501，502，503，504；一液压腔10，被上述动力输出块分为左右两部分；一低压液压系统21，其中充满低压液体；一高压液压系统22，其中充满高压液体用于对外提供液压能；四个单向阀131、132、133、134。

下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。如图3所示，自由活塞内燃机本体依靠气缸401、402、403、404中的工质依次进行进气、压缩、膨胀、排气循环进而驱动动力输出块9做左右往复直线运动；在图3所示位置，假设运动部件向右运动，则液压腔10左侧的体积会逐步变大，腔内压力降低，单向阀131两侧压差超过其阀值时，单向阀131打开，低压液压系统21中的液体随即通过单向阀131进入液压腔10左侧；而液压腔10右侧的体积会逐步缩小，之前进入其中的液体受到压缩，压力不断升高，超过单向阀134的开启阀值后，单向阀134开启，高压液体随即通过单向阀134进入高压液压系统22；在这种循环下，低压液体由低压液压系统21变为高压液体了源源不断的进入高压液压系统22进而对外做功。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (3)

1.一种四冲程自由活塞内燃机，其特征在于，包括：

一缸体，包括四个气缸；

一进气阀组，包括四个电控进气机构，分别位于所述四个气缸中；

一排气阀组，包括四个电控排气机构，分别位于所述四个气缸中；

一喷嘴组，包括四个电控喷嘴，分别位于所述四个气缸中；

一活塞组，包括四个活塞，分别置于所述四个气缸中；

一连杆组，包括四根连杆，分别连接所述四个活塞；

一动力输出块，连接所述四根连杆，共同组成该内燃机系统的唯一运动部件；

一位置传感器，用于确定所述运动部件的实时位置；

一控制单元，电连接于进气阀组、排气阀组、喷嘴组及位置传感器，根据位置传感器的信号判断运动部件的实时位置，进而分别控制进气阀组、排气阀组、喷嘴组中的各个子部件的开闭状态。

2.根据权利要求1所述的四冲程自由活塞内燃机，其特征在于，所述四个气缸分别位于平面坐标的四个象限内，呈中心对称。

3.根据权利要求1或2所述的四冲程自由活塞内燃机，其特征在于，所述四个气缸内的工质依次独立地进行着吸气、压缩、膨胀、排气过程，且相互不重复。